本發(fā)明涉及系統(tǒng)級封裝領域，具體涉及一種高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術：

堆疊封裝是一種以較高集成度實現(xiàn)微型化的良好方式。在堆疊封裝中，扇出型晶圓級封裝(FOWLP)技術區(qū)別于傳統(tǒng)的晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP)，后者是對整片晶圓進行封裝測試后再切割得到單個成品芯片的技術，封裝后的芯片尺寸與裸片一致，從而提高集成度，減少成本和提高產(chǎn)品性能。FOWLP技術使得高性能高輸出引腳的芯片得以高密度系統(tǒng)級集成，其首先對晶圓凸塊(Bumping)處理后進行切割區(qū)分芯片。然后將各個切割好的芯片以最終設計封裝的大小排列好放在虛擬的載板或硅基板上，如果放在載板上，可以通過載板的支撐通過模具進行Molding注塑，然后以注塑好的芯片作為基板在其上制作RDL以及針對下層的焊錫球(Solderball)等，最終進行測試與切割；如果采用硅基板，則要采用轉(zhuǎn)接板的工藝以制作RDL層，最終去除TSV結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)高度集成。

相對于傳統(tǒng)的基板封裝，F(xiàn)OWLP兼容了前道的設備及工藝尺寸，使得金屬及介質(zhì)更為精細且省去了主要占用的基板體積，節(jié)省了成本，更有利于大規(guī)模測試及生產(chǎn)，實現(xiàn)了通用性更高的晶圓級封裝技術。但是在堆疊封裝中隨著堆疊芯片數(shù)量的增加，芯片間的互連間距增大，增加了堆疊底層的供電壓力；各芯片的互連方式單一，使得堆疊封裝的電性能變差。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術的堆疊封裝中芯片間互連間距較大以及堆疊底層供電壓力大的問題。

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)，包括：

第一封裝模塊，包括自下而上依次堆疊的至少兩個第一封裝單元，第一封裝單元包括至少一個第一芯片以及與該第一芯片電連接的第一重布線層，上下相鄰的兩個第一封裝單元的第一重布線層通過第一模塊內(nèi)連接件電連接，且至少一個第一封裝單元的第一重布線層延伸至第一封裝模塊的至少一個側(cè)面的邊緣；

第二封裝模塊，設置在第一封裝模塊的至少一個側(cè)面，第二封裝模塊包括沿水平方向設置的至少一個第二封裝單元，第二封裝單元包括至少一個第二芯片以及與該第二芯片電連接的第二重布線層，與第一封裝模塊相鄰的第二封裝單元的第二重布線層與延伸至邊緣的第一重布線層通過模塊間連接件電連接；

柔性電路基板，通過對外連接件分別與第一封裝模塊中最下方的第一封裝單元的第一重布線層，以及第二封裝模塊中最外側(cè)的第二封裝單元的第二重布線層電連接。

另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：

制作第一封裝模塊，其中第一封裝模塊包括自下而上依次堆疊的至少兩個第一封裝單元，第一封裝單元包括至少一個第一芯片以及與該第一芯片電連接的第一重布線層，上下相鄰的兩個第一封裝單元的第一重布線層通過第一模塊內(nèi)連接件電連接，且至少一個第一封裝單元的第一重布線層延伸至第一封裝模塊的至少一個側(cè)面的邊緣；

制作第二封裝模塊，第二封裝模塊設置在第一封裝模塊的至少一個側(cè)面，第二封裝模塊包括沿水平方向設置的至少一個第二封裝單元，第二封裝單元包括至少一個第二芯片以及與該第二芯片電連接的第二重布線層，與第一封裝模塊相鄰的第二封裝單元的第二重布線層與延伸至邊緣的第一重布線層通過模塊間連接件電連接；

貼附柔性電路基板，柔性電路基板通過對外連接件分別與第一封裝模塊中最下方的第一封裝單元的第一重布線層，以及第二封裝模塊中最外側(cè)的第二封裝單元的第二重布線層電連接。

本發(fā)明實施例提供的高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，通過將至少兩個第一封裝單元依次堆疊構(gòu)成第一封裝模塊，其中上下相鄰的第一封裝單元的第一重布線層通過第一模塊內(nèi)連接件電連接，且至少一個第一封裝單元的第一重布線層延伸至該第一封裝模塊至少一個側(cè)面的邊緣，并在第一封裝模塊的至少一個側(cè)面設置第二封裝模塊，其中第二封裝模塊與第一封裝模塊相鄰的第二封裝單元的第二重布線層與延伸至邊緣的第一重布線層通過模塊間連接件電連接。采用上述技術方法的高堆疊系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)，由于在第一封裝模塊的至少一個側(cè)面設置第二封裝模塊，使得封裝結(jié)構(gòu)器件間的平均距離縮小，器件的互連方式更為自由。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的制作第一封裝單元時在載板上放置第一芯片并固封的剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的制作第一封裝單元時在第一芯片固封層上制作第一復合絕緣層和第一重布線層的剖面示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的制作第一封裝單元時在第一重布線層上制作第一凸塊下金屬層的剖面示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的制作第一封裝單元時在第一芯片固封層中制作第一通孔的剖面示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的制作第一封裝單元時在第一芯片固封層的另一側(cè)制作第一復合絕緣層、第一重布線層以及第一凸塊下金屬層的剖面示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的制作第一封裝模塊中第二個第一封裝單元時對第一復合絕緣層做開口保護的剖面示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的將兩個第一封裝單元進行堆疊的剖面示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的將三個第一封裝單元進行堆疊的剖面示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例提供的對第一封裝模塊中最底層的第一封裝單元做開口保護的剖面示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例提供的對第一封裝模塊的兩側(cè)邊緣進行切割磨合并露出第一重布線層的剖面示意圖；

圖12為本發(fā)明實施例提供的在第一封裝模塊的左側(cè)設置第二封裝單元的剖面示意圖；

圖13為本發(fā)明實施例提供的在第一封裝模塊的右側(cè)設置第二封裝單元的剖面示意圖；

圖14為本發(fā)明實施例提供的在第一封裝模塊的最下方貼附柔性電路基板的剖面示意圖；

圖15為本發(fā)明實施例提供的將柔性電路基板的兩側(cè)進行彎折并貼合第二封裝單元形成的高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部。

實施例

圖1為本發(fā)明實施例提供的高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。本發(fā)明實施例提供的高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)包括：

第一封裝模塊，包括自下而上依次堆疊的至少兩個第一封裝單元，第一封裝單元包括至少一個第一芯片以及與該第一芯片電連接的第一重布線層，上下相鄰的兩個第一封裝單元的第一重布線層通過第一模塊內(nèi)連接件電連接，且至少一個第一封裝單元的第一重布線層延伸至第一封裝模塊的至少一個側(cè)面的邊緣；

第二封裝模塊，設置在第一封裝模塊的至少一個側(cè)面，第二封裝模塊包括沿水平方向設置的至少一個第二封裝單元，第二封裝單元包括至少一個第二芯片以及與該第二芯片電連接的第二重布線層，與第一封裝模塊相鄰的第二封裝單元的第二重布線層與延伸至邊緣的第一重布線層通過模塊間連接件電連接；

柔性電路基板，通過對外連接件分別與第一封裝模塊中最下方的第一封裝單元的第一重布線層，以及第二封裝模塊中最外側(cè)的第二封裝單元的第二重布線層電連接。

示例性地，圖1所示的高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)包括第一封裝模塊100、第二封裝模塊200和柔性電路基板300，這里第一封裝模塊100以三個第一封裝單元110為例進行說明，如圖1所示，第一封裝單元110自下而上依次堆疊。

第一封裝單元110可以包括一個或者多個第一芯片111，這里第一封裝單元110以兩個第一芯片111為例進行說明，其中第一芯片111可以不局限于電路系統(tǒng)的有源芯片，也可以是集成無源器件等。第一封裝單元110還包括與第一芯片111電連接的第一重布線層112，上下相鄰的兩個第一封裝單元110的第一重布線層112通過第一模塊內(nèi)連接件113電連接，且第一封裝單元110的第一重布線層112延伸至第一封裝模塊100的至少一個側(cè)面的邊緣。其中第一重布線層112可以是一層或者多層，本實施例以兩層為例進行說明。

示例性地，還包括第一凸塊下金屬層114，用于電連接上下相鄰的兩個第一封裝單元110的第一重布線層112與第一模塊內(nèi)連接件113；以及電連接第一封裝模塊100中最下方的第一封裝單元110的第一重布線層112與柔性電路基板300上的對外連接件301。

示例性地，第一封裝單元110包括第一芯片固封層115，第一芯片111由塑封材料固封在第一芯片固封層115中。

示例性地，第一封裝單元110還包括位于第一芯片固封層115上側(cè)或下側(cè)中至少一側(cè)的第一復合絕緣層116，第一重布線層112設置在第一復合絕緣層116中。本實施例提供的封裝結(jié)構(gòu)中，第一封裝模塊100中位于最上方的第一封裝單元110包括包括位于第一芯片固封層115下側(cè)的第一復合絕緣層116，其他位于中間和最下方的第一封裝單元110則包括位于包括位于第一芯片固封層115上側(cè)和下側(cè)的第一復合絕緣層116。

示例性地，相鄰的兩個第一封裝單元110之間的空隙中設置有填充物。該填充物用于保護第一封裝單元110，并為在第一封裝模塊100的至少一個側(cè)面制作第二封裝模塊200做準備，該填充物可以為有機材料。

第二封裝模塊200設置在第一封裝模塊100的至少一個側(cè)面，可以是第一封裝模塊100的四個側(cè)面，本實施例以可視的左右兩個側(cè)面為例進行說明。第二封裝模塊200包括沿水平方向設置的至少一個第二封裝單元210，這里以左右兩側(cè)各一個第二封裝單元210為例進行說明。

第二封裝單元210可以包括一個或者多個第二芯片211，這里以兩個第二芯片211為例進行說明，其中第二芯片111可以不局限于電路系統(tǒng)的有源芯片，也可以是集成無源器件等。第二封裝單元210還包括與第二芯片211電連接的第二重布線層212，與第一封裝模塊100相鄰的第二封裝單元210的第二重布線層212通過模塊間連接件213與延伸至邊緣的第一重布線層112電連接?？蛇x地，第一凸塊下金屬層114電連接延伸至第一封裝模塊100的至少一個側(cè)面的邊緣的第一重布線層112與模塊間連接件213。

示例性地，還包括第二凸塊下金屬層214，用于電連接靠近第一封裝模塊100邊緣的第二封裝單元210的第二重布線層212與模塊間連接件213；以及電連接第二封裝模塊200中最外側(cè)的第二封裝單元210的第二重布線層212與柔性電路基板300上的對外連接件301。如果位于第一封裝單元一側(cè)的第二封裝模塊包括兩個或者多個封裝單元，則第二凸塊下金屬層還用于電連接相鄰的兩個第二封裝單元的第二重布線層與第二模塊內(nèi)連接件。

示例性地，第二封裝單元210包括第二芯片固封層215，第二芯片211由塑封材料固封在第二芯片固封層215中。

示例性地，第二封裝單元210還包括位于第二芯片固封層215上側(cè)或下側(cè)中至少一側(cè)的第二復合絕緣層216，第二重布線層212設置在第二復合絕緣層216中。本實施例提供的封裝結(jié)構(gòu)中，第二封裝單元210則包括位于包括位于第二芯片固封層215上側(cè)和下側(cè)的第二復合絕緣層216。如果位于最外側(cè)的第二封裝單元不貼附柔性電路基板，則該第二封裝單元只包括位于第二芯片固封層下側(cè)的第二復合絕緣層。

柔性電路基板300，通過對外連接件301分別與第一封裝模塊100中最下方的第一封裝單元110的第一重布線層112，以及第二封裝模塊200中最外側(cè)的第二封裝單元210的第二重布線層212電連接。

示例性地，第一模塊內(nèi)連接件為錫球，第二模塊內(nèi)連接件為錫球，模塊間連接件為錫球，以及對外連接件為錫球。

本發(fā)明實施例提供的高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)，通過將至少兩個第一封裝單元依次堆疊構(gòu)成第一封裝模塊，其中上下相鄰的第一封裝單元的第一重布線層通過第一模塊內(nèi)連接件電連接，且至少一個第一封裝單元的第一重布線層延伸至該第一封裝模塊至少一個側(cè)面的邊緣，并在第一封裝模塊的至少一個側(cè)面設置第二封裝模塊，其中第二封裝模塊與第一封裝模塊相鄰的第二封裝單元的第二重布線層與延伸至邊緣的第一重布線層通過模塊間連接件電連接。采用上述技術方法的高堆疊系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)，在第一封裝模塊的至少一個側(cè)面設置第二封裝模塊，使得封裝結(jié)構(gòu)器件間的平均距離縮小，器件的互連方式更為自由，進而使得封裝結(jié)構(gòu)的容量更大，應用范圍更廣，設計更為自由。封裝結(jié)構(gòu)器件間的平均間距縮短，還可以使封裝結(jié)構(gòu)的電性能更加優(yōu)越，堆疊底層的供電壓力更小。

本發(fā)明實施例還提供一種高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：

制作第一封裝模塊，其中第一封裝模塊包括自下而上依次堆疊的至少兩個第一封裝單元，第一封裝單元包括至少一個第一芯片以及與該第一芯片電連接的第一重布線層，上下相鄰的兩個第一封裝單元的第一重布線層通過第一模塊內(nèi)連接件電連接，且至少一個第一封裝單元的第一重布線層延伸至第一封裝模塊的至少一個側(cè)面的邊緣；

制作第二封裝模塊，第二封裝模塊設置在第一封裝模塊的至少一個側(cè)面，第二封裝模塊包括沿水平方向設置的至少一個第二封裝單元，第二封裝單元包括至少一個第二芯片以及與該第二芯片電連接的第二重布線層，與第一封裝模塊相鄰的第二封裝單元的第二重布線層與延伸至邊緣的第一重布線層通過模塊間連接件電連接；

貼附柔性電路基板，柔性電路基板通過對外連接件分別與第一封裝模塊中最下方的第一封裝單元的第一重布線層，以及第二封裝模塊中最外側(cè)的第二封裝單元的第二重布線層電連接。

下面按照工程中制作第一封裝模塊、第二封裝模塊以及貼附柔性電路基板的順序進行說明，本發(fā)明實施例中第一封裝模塊以三個第一封裝單元為例、以第二封裝模塊設置在第一封裝單元左右兩側(cè)為例以及第二封裝模塊以一個第二封裝單元為例進行說明。第一封裝單元和第二封裝單元的數(shù)目還可以是其他數(shù)值，對此不作限定。

首先，制作第一封裝模塊100。

如圖2所示，在載板111上放置兩個第一芯片112，用塑封材料將兩個第一芯片112固封，形成第一芯片固封層113。

如圖3所示，將固封好的第一芯片112翻轉(zhuǎn)并拆除載板111，在第一芯片固封層113上制作第一復合絕緣層114，第一復合絕緣層中形成有第一重布線層115，第一重布線層115延伸至第一芯片固封層113的邊緣，即第一封裝模塊100的至少一個側(cè)面的邊緣，第一重布線層115與第一芯片112電連接。

示例性地，第一復合絕緣層114可以是有機高分子材料，例如聚酰亞胺(PI)。第一復合絕緣層114和第一重布線層115構(gòu)成側(cè)邊連接層，在側(cè)邊連接層上還可以有其他層的設計，側(cè)邊連接層相對于其他層設計區(qū)域更靠近邊緣。

如圖4所示，在第一重布線層115上制作第一凸塊下金屬層116，為后續(xù)鍵合植球工藝做準備。本實施例中制作了兩層第一重布線層115，并在第二層第一重布線層115上制作第一凸塊下金屬層116，可選地，還可以在第一層第一重布線層115上制作第一凸塊下金屬層116。

如圖5所示，鍵合載板117并翻轉(zhuǎn)，在第一芯片固封層113上激光鉆孔并刻蝕填孔，形成第一通孔118。其中載板117用于底層固定。

如圖6所示，對填孔鍍完的銅做化學機械拋光(CMP)后在第一芯片固封層113上制作第一復合絕緣層114，第一復合絕緣層114中形成有第一重布線層115，并制作第一凸塊下金屬層116，為植球連接其余層做準備。第一重布線層115與所述第一芯片112電連接，第一芯片固封層113上側(cè)和下側(cè)的第一重布線層115通過第一通孔118電連接，拆除載板117后形成第一封裝單元110。

對堆疊的第二層第一封裝單元110做同樣的處理?？蛇x地，可以有不同之處，例如在上述步驟的基礎上，鍵合上層載板117，對下層焊接面的第一復合絕緣層114的聚酰亞胺材料做開口保護，為與底層第一封裝單元的電連接做準備，如圖7所示，為鍵合載板117后翻轉(zhuǎn)做開口保護的剖面示意圖。拆除載板后翻轉(zhuǎn)形成第二層的第一封裝單元110?？蛇x地，對堆疊底層的第一封裝單元110也可以與第二層的第一封裝單元110一樣做開口保護，或者在堆疊完成后再對底層的第一封裝單元110做開口保護。

如圖8所示，將上述兩個第一封裝單元110自下而上依次堆疊，上述兩個第一封裝單元110的第一重布線層115通過第一模塊內(nèi)連接件119電連接。

示例性地，上述兩個第一封裝單元110之間的空隙中設置有填充物。該填充物用于保護第一封裝單元110，并為在第一封裝模塊100的至少一個側(cè)面制作第二封裝模塊200做準備，該填充物可以為有機材料。

對堆疊頂層的第一封裝單元110做同樣的處理，一般情況下可以減少對第一芯片固封層開孔之后的工序步驟。如圖9所示，堆疊頂層的第一封裝單元110，頂層第一封裝單元110與第二層第一封裝單元110的第一重布線層115通過第一模塊內(nèi)連接件119電連接。

如圖10所示，對底層的第一封裝單元110做開口保護。準備側(cè)邊工藝，即在第一封裝模塊的至少一側(cè)制作第二封裝模塊。

由于第一封裝模塊的側(cè)邊有多種不同材料的介質(zhì)，隨著工藝步驟的增多，主要針對平面完整的工序處理可能會導致側(cè)邊非常不平整，上述的工序步驟從注塑固封開始就為此預留了很多的體積可以使得側(cè)邊處理的更加平整。

可選地，對側(cè)面先進行初步的切割保證一定粗糙度的平整，保證后續(xù)可以鍵合穩(wěn)定，再細磨別進行露頭表面處理為焊接做準備。如圖11所示，將第一重布線層115露出并進行一定程度的刻蝕，以便為后續(xù)工藝及長期的可靠性保證最大的平整性。

其次，制作第二封裝模塊。

按照上述制作第一封裝單元110的工序步驟制作第二封裝單元210，其中第二封裝單元210包括兩個第二芯片212、將兩個第二芯片212固封形成的第二芯片固封層213、制作在第二固封層213上下兩側(cè)的第二復合絕緣層214以及與第二芯片212電連接的第二重布線層215，可選地，還包括第二重布線層215上的第二凸塊下金屬層216，如圖12所示，將第二封裝單元210設置在第一封裝模塊100的左側(cè)，第二封裝單元210的第二重布線層215與延伸至邊緣的第二封裝模塊100的第一重布線層115通過模塊間連接件219電連接。

按照上述方法在第一封裝模塊100的右側(cè)設置第二封裝模塊210，如圖13所示。

示例性地，第二封裝模塊包括沿水平方向設置的至少一個第二封裝單元，本實施例以第一封裝模塊的左右兩側(cè)各設置一個第二封裝單元為例進行說明，如果第二封裝模塊包括沿水平方向設置的兩個或者多個封裝單元，則第二封裝模塊還包括第二模塊內(nèi)連接件，第二凸塊下金屬層用于電連接相鄰的兩個第二封裝單元的第二重布線層與第二模塊內(nèi)連接件。

示例性地，第二封裝模塊可以設置在第一封裝模塊的三個側(cè)面或四個側(cè)面處，本實施例以可視的左右兩個側(cè)面為例進行說明。至此，完成第二封裝模塊的制作。

最后，貼附柔性電路基板。如圖14所示，將柔性電路基板300貼附在第一封裝模塊100的最下方，柔性電路基板300上設置有對外連接件301，對外連接件301通過第一凸塊下金屬層116與第一封裝模塊100中最下方的第一封裝單元110的第一重布線層115電連接。

如圖15所示，對柔性電路基板300進行彎折，將柔性電路基板300上的對外連接件301與第二封裝單元210上的第二凸塊下金屬層216電連接。

本發(fā)明實施例提供的高堆疊扇出型系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，通過將至少兩個第一封裝單元依次堆疊構(gòu)成第一封裝模塊，并在第一封裝模塊的左右兩個側(cè)面設置第二封裝模塊，使得封裝結(jié)構(gòu)器件間的平均距離縮小，器件的互連方式更為自由，進而使得封裝結(jié)構(gòu)的容量更大，應用范圍更廣，設計更為自由。封裝結(jié)構(gòu)器件間的平均間距縮短，還可以使封裝結(jié)構(gòu)的電性能更加優(yōu)越，堆疊底層的供電壓力更小。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權利要求范圍決定。